Μ. Κουλούκουσα Αν. Καθηγήτρια emed.med.uoa.gr
Αιμοποίηση Τα ώριμα κύτταρα του αίματος δεν διαιρούνται, έχουν περιορισμένο χρόνο ζωής, απαραίτητη η διατήρηση σταθερού του αριθμού τους, συνεχής προσφορά νέων αιμοποιητικών κυττάρων από την παρουσία στο μυελό των οστών αιμοποιητικών προγονικών κυττάρων Η συνεχής προσφορά νέων κυττάρων στις επιμέρους μορφολογικά αναγνωρίσιμες κυτταρικές σειρές εξασφαλίζεται με τον πολλαπλασιασμό, τη διαφοροποίηση και την ωρίμανση των προγονικών αιμοποιητικών κυττάρων ανεξάντλητη πηγή παραγωγής αιμοποιητικών κυττάρων Η θέση αιμοποίησης μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης Η αρχική θέση αιμοποίησης είναι το μεσόδερμα του λεκιθικού ασκού, υπό την επαγωγική επίδραση του αρχέγονου ενδοδέρματος, και αργότερα το ήπαρ και ο σπλήνας. Ο εμβρυϊκός μυελός των οστών κατά τον 5 0 μήνα αρχίζει να παράγει λευκοκύτταρα και αιμοπετάλια, ενώ από τον 7 0 μήνα αρχίζει η παραγωγή ερυθροκυττάρων.
Πρώιμη εμβρυϊκή αιμοποίηση Αρχική ταινία Μεσοδερματικά κύτταρα από την οπίσθια περιοχή της αρχικής ταινίας σε αιμαγγειοβλάστες που αποικίζουν το λεκιθικό ασκό, την AGM περιοχή και τον πλακούντα AGM περιοχή (aortic, gonad mesonephric region) σπλαγχνικό μεσόδερμα στην περιοχή σχηματισμού της ραχιαίας αορτής, των αρχέγονων γονάδων και του μεσονεφρικού ιστού Τα αγγειο-αιμοποιητικά (αιμαγγειοβλάστες) κύτταρα δίνουν γένεση σε αρχέγονα πολυδύναμα μητρικά αιμοποιητικά κύτταρα (HSCs, hematopoietic stem cells) και σε ενδοθηλιακά κύτταρα στο εξωεμβρυϊκό μεσόδερμα του λεκιθικού ασκού Η μετατόπιση της αιμοποίησης από το ήπαρ στο μυελό των οστών ελέγχεται από την έκκριση της κορτιζόλης από τα εμβρυϊκά επινεφρίδια
Σχηματισμός εξωεμβρυϊκών αιμοφόρων αγγείων στις λάχνες, στο χόριο στο συνδετικό μίσχο και στο τοίχωμα του λεκιθικού ασκού σε προσωμιτικό έμβρυο 19 ημερών Τα αρχέγονα κύτταρα της ερυθράς σειράς είναι εμπύρηνα και χάνουν τον πυρήνα τους εντός της κυκλοφορίας
Σπλαγχνικό μεσόδερμα λεκιθικού ασκού Α. Αιμοποιητικά νησίδια στο λεκιθικό ασκό Ενδόδερμα λεκιθικού ασκού Β. Αιμοκυτοβλάστες στα αρχέγονα αιμοποιητικά νησίδια Επαναδιαφοροποίηση των ενδοθηλιακών κυττάρων σε αιμοποιητικά κύτταρα
Αιμοποίηση στο ήπαρ Οι παράγοντες που επάγουν το σχηματισμό του μεσοδέρματος και του αιμοποιητικού ιστού αποτελούν μέλη της υπεροικογένειας του αυξητικού παράγοντα μεταμόρφωσης β (TGF-β) και της οικογένειας του αυξητικού παράγοντα των ινοβλαστών (FGF)
Κυτταρολογική και μορφολογική εξέταση του μυελού των οστών
Ενδοεμβρυϊκή αιμοποίηση Συνέχιση της εμβρυϊκής αιμοποίησης μετά το δεύτερο τρίμηνο της κύησης στο ήπαρ, κατόπιν στο σπλήνα Τον 7 ο μήνα της ενδομήτριας ζωής ο μυελός των οστών αποτελεί την κύρια περιοχή της αιμοποίησης Σον ενήλικα 1,7 L μυελού των οστών περιέχουν 10 12 αιμοποιητικά κύτταρα
ΑΙΜΟΠΟΙΗΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ Στον φυσιολογικό ενήλικο, τα ερυθρά αιμοσφαίρια, τα κύτταρα της κοκκιώδους/μονοκυτταρικής σειράς και τα αιμοπετάλια του περιφερικού αίματος προέρχονται από το μυελό των οστών Η καθημερινή παραγωγή ενός άνδρα 70 kg είναι της τάξης του 1x1011 κύτταρα για τα πολυμορφοπύρηνα και 2x1011 για τα ερυθροκύτταρα Υπάρχει λοιπόν στον μυελό των οστών, ένας πληθυσμός κυττάρων που έχει μια πολύ μεγάλη ικανότητα πολλαπλασιασμού
ΑΙΜΟΠΟΙΗΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ Η πλειονότητα των κυττάρων του μυελού, αντιπροσωπεύεται από τα διάφορα στάδια ωρίμανσης και των τριών μυελικών σειρών που καθορίζονται πολύ καλά με κυτταρολογικά κριτήρια Αυτά είναι τα κύτταρα της κοκκιοκυτταρικής/ μονοκυτταρικής σειράς, της ερυθροκυτταρικής καθώς και της αιμοπεταλιακής σειράς που διαιρούνται και ωριμάζουν και που έχουν περιορισμένη ικανότητα πολλαπλασιασμού καθώς και διάρκεια ζωής
Η πηγή της παροχής όλων των κυττάρων του περιφερικού αίματος είναι ένας μικρός σχετικά πληθυσμός μυελικών κυττάρων που διαθέτει ανεξάρτητα κυτταρικής σειράς, τόσο την ικανότητα για αυτοανανέωση, όσο και για ωρίμανση του κυτταρικού πληθυσμού Φαίνεται ότι αυτά τα πολυδύναμα αιμοποιητικά κύτταρα σε όλη της διάρκεια της ζωής τους βρίσκονται εκτός κυτταρικού κύκλου (φάση ηρεμίας, G 0 ), σχηματίζοντας έτσι ένα διαμέρισμα εφεδρείας
ΑΙΜΟΠΟΙΗΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ Η αύξηση και η διατήρηση της αιμοποίησης γίνεται με ανάλογη δραστηριοποίηση μερικών από αυτά τα πολυδύναμα αρχέγονα κύτταρα, που δεσμεύονται για την παραγωγή καθενός ξεχωριστά κλώνου που θα οδηγήσει στην παραγωγή των ώριμων κυττάρων του αίματος Η εξάντληση ενός από αυτά τα αρχέγονα κύτταρα που ενεργοποιούνται, έχει σαν αποτέλεσμα την αντικατάστασή του από ένα κύτταρο από το διαμέρισμα εφεδρείας, ώστε να διατηρείται σταθερή η δεξαμενή των εν ενεργεία πολυδύναμων αιμοποιητικών κυττάρων Πειράματα τόσο in vivo σε ποντίκια όσο και in vitro σε κυτταρικές καλλιέργειες με κύτταρα από το περιφερικό αίμα, το μυελό ή τον σπλήνα, έδωσαν τη δυνατότητα αναγνώρισης αυτών των αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων
Μυελός των οστών-αιμοποίηση Το μυελικό όργανο αποτελείται από ένα τρισδιάστατο πλέγμα από ινίδια, αγγεία και κύτταρα, που συγκρατούνται μεταξύ τους με μια άμορφη πρωτεϊνούχα ουσία (εξωκυττάρια θεμέλια ουσία) και σχηματίζουν βροχίδες, τις αιμοποιητικές φωλεές (niches) ή εσοχές στις οποίες πολλαπλασιάζονται, διαφοροποιούνται και ωριμάζουν τα προγονικά κύτταρα των αιμοποιητικών κυττάρων Η αιμοποιητική φωλεά αποτελεί το μικροπεριβάλλον που περιβάλλει τα αρχέγονα πολυδύναμα αιμοποιητικά κύτταρα. Δηλαδή αποτελεί τη συνισταμένη όλων των παραγόντων, κυτταρικών και μοριακών, που διαντιδρούν και ρυθμίζουν τα αρχέγονα πολυδύναμα αιμοποιητικά κύτταρα Ρύθμιση της διαφοροποίησης, του πολλαπλασιασμού και της ωρίμανσης των αρχέγονων κυττάρων στο μυελό από ένα σύνολο παραγόντων που δρουν προαγωγικά και ονομάζονται αυξητικοί παράγοντες (ειδικοί αυξητικοί παράγοντες και ιντερλευκίνες) Άλλοι παράγοντες έχουν ανασταλτική δράση, αναστολείς της αιμοποίησης (ιντερφερόνες, παράγοντες νέκρωσης των όγκων και άλλα βιομόρια) Τα πολυδύναμα αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα έχουν την ικανότητα της αυτοανανέωσης, του πολλαπλασιασμού και της διαφοροποίησης και τελικά μέσω πολλών σταδίων καταλήγουν στην παραγωγή των ώριμων κυττάρων του αίματος
Προγονικές αιμοποιητικές προβαθμίδες ιεραρχούνται σε πολυδύναμες, ολιγοδύναμες, διδύναμες και μονοδύναμες Πρόδρομο* CFU-S *πρόδρομο αντί για προγονικό Πολυδύναμα αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα αιμοκυτοβλάστης Σχηματίζουν οποιοδήποτε κυτταρικό τύπο του αίματος πλησιέστεροι απόγονοι της Είναι ικανά για αυτοανανέωση, παραμένουν κυρίως στη φάση G 0 του κυτταρικού κύκλου Δεν είναι μορφολογικά αναγνωρίσιμα με τις συνήθεις τεχνικές. Ανοσοϊστοχημική εντόπιση ειδικών επιφανειακών αντιγόνων (c-kit, Thy-1)
1961, Till and McCulloch πολυδύναμα αρχέγονα μυελικά κύτταρα όταν μεταμοσχευτούν (μετάγγιση) στο μυελό των οστών ομοιογονιδιακού πειραματοζώου που είχε προηγουμένως ακτινοβοληθεί με θανατηφόρες δόσεις, είναι ικανά μετά από 7-14 ημέρες να εγκαταστήσουν οζίδια αιμοποιητικής ανάπτυξης στο σπλήνα τους τα οποία περιέχουν όλους τους ώριμους κυτταρικούς τύπους του αίματος. Κάθε μία από τις αποικίες, κοκκιοκυτταρικές, ερυθροκυτταρικές, μονοκυτταρικές, μεγακαρυοκυτταρικές ή μικτές προέρχεται από ένα και μόνο κύτταρο CFU-S
Αιμοποίηση πρόδρομα Τρείς κύριοι κυτταρικοί πληθυσμοί στο μυελό των οστών 1. Το διαμέρισμα των πολυδύναμων αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων 2. Το διαμέρισμα των δεσμευμένων πρόδρομων κυττάρων με προέλευση από τα δεσμευμένα μυελικά και λεμφικά προγονικά κύτταρα (3%) 3. Το διαμέρισμα των ωριμαζόντων (μονοδύναμων) κυττάρων (95%)
Ππρόδρομο* *Πρόδρομο αντί για προγονικό Πολυδύναμα αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα Αυτοανανέωση, CD34- (PHSC, pluripotential hemopoietic stem cell), Ια αρνητικό Πολυδύναμα μυελικά και λεμφικά προγονικά αιμοποιητικά κύτταρα με πιο περιορισμένη δυναμικότητα Πολυδύναμα μυελικά προγονικά αιμοποιητικά κύτταρα (CFU-S ή CFU- GEMM)- CD34+ -CD33+ και λεμφικά προγονικά αιμοποιητικά κύτταρα (CFU-Ly) CD33-, αυτοανανέωση, Έκφραση Ια αντιγόνου Δεσμευμένα πρόδρομα κύτταρα που ονομάζονται κύτταρα σχηματισμού αποικιών (π.χ. CFU-Ε) Κοινό δεσμευμένο διδύναμο πρόδρομο κύτταρο (granulocyte/neutrophilmacrophage CFU-GM)
Αιμοποιητική ιεραρχία
Τα πολυδύναμα αρχέγονα κύτταρα δεν αναγνωρίζονται μορφολογικά Φέρουν τον c-kit υποδοχέα, CD34- και CD34+, Ια αρνητικό 0.05-0.1% του συνόλου των αιμοποιητικών κυττάρων του μυελού των οστών (περίπου 10 6-10 7 αρχέγονα κύτταρα) Πολυδύναμα αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα και CFUκύτταρα βρίσκονται στο αίμα (λιγότερο από ένα ανά 1000 λευκοκύτταρα) Σε μεταμοσχεύσεις μόνο 5% φυσιολογικών αρχέγονων κυττάρων απαραίτητα για τον εποικισμό ολόκληρου του μυελού των οστών Οι CD 34+ πληθυσμοί των δεσμευμένων προγονικών κυττάρων που περιέχουν και CD 34- πολυδύναμα αιμοποιητικά αρχέγονα κύτταρα χρησιμοποιούνται στις μεταμοσχεύσεις Αναγνώριση από ειδικούς δείκτες της κυτταρικής επιφάνειας, c-kit,thy- 1, Ια αντιγόνου
Ποια είναι η αίρεση: Τα αρχέγονα κύτταρα ενός ιστού, όπως του αιμοποιητικού, μπορούν να υιοθετήσουν μια εναλλακτική πορεία σε ένα καινούργιο περιβάλλον, επιδεικνύοντας σημαντική ευπλαστότητα (πλαστικότητα) (plasticity) δηλ. ικανότητα επαναπρογραμματισμού και διαφοροποίησης και σε άλλους κυτταρικούς τύπους και πολυδυναμικότητα. Με βάση την αίρεση αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα μπορούν να δώσουν γένεση σε μυϊκό και καρδιακό ιστό, εγκέφαλο, ήπαρ, δέρμα, γαστρεντερικό και νεφρούς
Αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα Τα αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα είναι πανταχού παρόντα και η διαφοροποίησή τους προς αιμοποιητικές σειρές οφείλεται στο ιδιαίτερο μικροπεριβάλλον του μυελού των οστών, ή Τα αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα αποτελούν υποπληθυσμό δεξαμενής αρχέγονων κυττάρων που βρίσκονται παντού, μπορούν να διαφοροποιηθούν σε διάφορους ιστικούς τύπους και πιθανόν σχετίζονται με τα εμβρυϊκά αρχέγονα κύτταρα.
Αιμοποιητικό μικροπεριβάλλον (stem cell niche) Το στρώμα του μυελού δημιουργεί μια κατάλληλη περιοχή [φωλεά ή εσοχή (niche)] για την ανάπτυξη των αρχέγονων κυττάρων. Κάθε τέτοια περιοχή ελέγχει ένα και μόνο αρχέγονο κύτταρο Ιστολογικό στηρικτικό υπόστρωμα του μυελικού οργάνου που συγκρατεί τις αιμοποιητικές προβαθμίδες Επάγει και προάγει τον πολλαπλασιασμό, τη διαφοροποίηση και ωρίμανση των αιμοποιητικών προβαθμίδων Εξασφαλίζει την έξοδο των παραγόμενων αιματικών κυττάρων από το μυελό στην κυκλοφορία Προάγει τη λειτουργική δραστηριότητα ορισμένων από τα εκεί παραγόμενα ώριμα αιματικά κύτταρα Ολικό ποσό ενεργού μυελού των οστών 2,6kg, 123Χ10 10 κύτταρα με ρυθμό ανακύκλωσης 18,8Χ10 7 κύτταρα/kg/ώρα
Οι «φωλεές» των αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων εντοπίζονται: 1) Κοντά στην επιφάνεια των οστών ενδοστεϊκή «φωλεά» 2) Συνδέονται με το ενδοθήλιο των φλεβικών κολποειδών αγγειακή «φωλεά» Μικροπεριβάλλον ανάπτυξης αιμοποιητικών κυττάρων στο μυελό των οστών. Σημαντικός ο ρόλος των οστεοκυττάρων. Τα αιμοποιητικά αρχέγονα κύτταρα προσδένονται στα οστεοκύτταρα μέσω Ν- καδερίνης. Θεραπείες που αυξάνουν τον αριθμό των οστεοβλαστών, όπως η ρυθμιστική μείωση του υποδοχέα BMP 1 Α ή η χορήγηση παραθυρεοειδούς ορμόνης, αυξάνουν τον αριθμό των αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων Η οστεοποντίνη (γλυκοπρωτεϊνη) των οστεοβλαστών αρνητική δράση στον αριθμό των αρχέγονων αιμοποιητικών κυττάρων
Εγκάρσια τομή ιστού που δείχνει τις θέσεις των κυττάρων. Κοντά στο ενδόστεο υπάρχουν τα αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα (HSCs) που αλληλεπιδρούν με το στρώμα του μυελού των οστών. Τα μεσεγχυματικά αρχέγονα κύτταρα (MSCs) είναι κοντά στα αιμοφόρα αγγεία (σχηματίζονται in vitro σε χονδροκύτταρα, λιποκύτταρα ή οστεοκύτταρα) MSCs=μεσεγχυματικά αρχέγονα κύτταρα, HSCs= αιμοποιητικά αρχέγονα κύτταρα, ESM=εξωκυττάρια ουσία
Δομή και αγγείωση του μυελού των οστών Αιματώνεται από μυελικούς κλάδους της τροφοφόρου αρτηρίας εφοδιάζουν το φλοιώδες και μυελικό οστό Τροφοφόρος αρτηρία κεντρική επιμήκης αρτηρία τριχοειδικό πλέγμα του μυελού των οστών συνέχεται με τα μυελικά φλεβικά κολποειδή καταλήγουν στην κεντρική επιμήκη φλέβα εκφορητική τροφοφόρο φλέβα
Μυελός των οστών Δύο διαμερίσματα στο μυελό των οστών 1) το στρωματικό μυελικό διαμέρισμα [λιποκύτταρα, ινοβλάστες, στρωματικά κύτταρα (στηρικτικά δικτυωτά κύτταρα), αγγειακά ενδοθηλιακά κύτταρα, μακροφάγα και αιμοφόρα αγγεία του δοκιδώδους οστού] 2) το αιμοποιητικό κυτταρικό διαμέρισμα (αιμοποιητικά αρχέγονα κύτταρα) ΕΟ αποτελείται: από θεμέλια ουσία όπως ινονεκτίνη, αιμονεκτίνη, λαμινίνη, πρωτεογλυκάνες (π.χ. θειϊκή χονδροϊτίνη, θειϊκή ηπαράνη, υαλουρονικό οξύ) και ίνες όπως κολλαγόνες ίνες, δικτυωτές ίνες
Μυελός των οστών Αιμοποιητικές χορδές- αποτελούνται από συναφή κύτταρα του αίματος, που βρίσκονται στη διαδικασία της ανάπτυξης, μεταξύ των διακλαδιζόμενων και αναστομούμενων φλεβικών κολποειδών. Παρουσία ακίνητων μακροφάγων για την απομάκρυνση των γερασμένων και ελαττωματικών κυττάρων του αίματος και του πυρήνα που αποβάλλεται από τις ορθοχρωματικές ερυθροβλάστες
Φλεβικά κολποειδή Καλύπτονται από θυριδωτά ενδοθηλιακά κύτταρα με ασυνεχή βασική μεμβράνη και εξωτερικό υμένα από στρωματικά ή δικτυωτά κύτταρα. Προσκόλληση των ώριμων ή σχεδόν ώριμων κυττάρων του αίματος στο κολποειδικό ενδοθήλιο πριν την απελευθέρωσή τους στην κυκλοφορία. Εμποδίζουν τη μετανάστευση των ανώριμων αιμοποιητικών κυττάρων Απουσία λεμφικών αγγείων.
Δομή του μυελού των οστών
Ρύθμιση αιμοποίησης Ο αριθμός των ώριμων κυττάρων του αίματος διατηρείται σε φυσιολογικές συνθήκες μέσα σε καθορισμένα πλαίσια και η παραγωγή αντικαθιστά τη φυσική καταστροφή Σε διάφορες καταστάσεις που προκαλούν διαταραχή αυτής της ισορροπίας (απώλεια αίματος, βακτηριακή λοίμωξη κλπ) το αιμοποιητικό σύστημα έχει την ικανότητα να ανταποκρίνεται στην αθρόα παραγωγή των απαραίτητων ώριμων κυττάρων
Mυελός των οστών - Μεγακαρυοκύτταρο Λιποκύτταρα εντοπίζονται στον αδρανή (κίτρινο) μυελό των οστών. ~50% του μυελού των οστών στους ενήλικες είναι κίτρινος. Ωστόσο ύπαρξη αδρανών αιμοποιητικών κυττάρων για την μετατροπή του κίτρινου μυελού των οστών σε ερυθρό (ενεργό) σε περιπτώσεις αιμορραγίας ή υποξυγοναιμίας. Επίσης ο μυελός των οστών αποτελεί την θέση ωρίμανσης των Β λεμφοκυττάρων.
Αιμοποιητικός μυελός των οστών ενήλικα Ερυθρός μυελός οστών ενήλικα: κρανίο, κλείδες, στέρνο, σπόνδυλοι, πλευρές, πύελος, άπω τμήματα μακρών οστών άνω και κάτω άκρων (εγγύς επιφύσεις βραχιονίου και μηριαίου οστού) Ο μυελός των οστών που έχει αντικατασταθεί από λιπώδη ιστό ( κίτρινος μυελός των οστών) έχει την ικανότητα μετατροπής σε αιμοποιητικό ιστό όταν παραστεί ανάγκη
Επιχρίσματα φυσιολογικού μυελού των οστών
Αιμοποιητικοί αυξητικοί παράγοντες που ρυθμίζουν τη μυελική σειρά
Αιμοποιητικό μικροπεριβάλλον και αιμοποιητικοί αυξητικοί παράγοντες Ο πολλαπλασιασμός, η διαφοροποίηση και η ωρίμανση των κυττάρων του αίματος εξαρτάται από την παρουσία (συστηματική ή τοπική έκκριση) άφθονων αιμοποιητικών αυξητικών παραγόντων (αιμοποιητικές κυτταροκίνες) Τρεις κύριες ομάδες αυξητικών παραγόντων 1) παράγοντες διέγερσης των αποικιών (colony stimulating factors) 2) η ερυθροποιητίνη και η θρομβοποιητίνη 3) ιντερλευκίνες Απαραίτητες ουσίες για την ερυθροποίηση ο Fe, το φυλλικό οξύ και η βιταμίνη Β 12 Απελευθερωτικοί παράγοντες συμμετέχουν στη μετακίνηση των ώριμων κυτταρικών τύπων στα κολποειδή του μυελού των οστών To συστατικό C3 του συμπληρώματος, διάφορες ορμόνες (γλυκοκορτικοειδή και ανδρογόνα), βακτηριακές τοξίνες
Αυξητικοί παράγοντες Επαγωγή και ενεργοποίηση της αιμοποίησης Συνδέονται στους υποδοχείς της κυτταρικής μεμβράνης των κυττάρωνστόχων και ελέγχουν το ρυθμό της μίτωσης και τον αριθμό των μιτωτικών κύκλων Ενεργοποίηση της κυτταρικής διαφοροποίησης και ενίσχυση της επιβίωσης του πληθυσμού των προγονικών κυττάρων Προαγωγή του πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης των μη μορφολογικά - αναγνωρίσιμων προγονικών αιμοποιητικών προβαθμίδων (προγονικά κύτταρα -progenitors), αλλά και των μορφολογικά αναγνωρίσιμων πρόδρομων αιμοποιητικών κυτταρικών προβαθμίδων (πρόδρομα κύτταρα - precursors) Έκκριση από τα κύτταρα του αιμοποιητικού μικροπεριβάλλοντος (ενδοθηλιακά κύτταρα, ινοβλάστες, στρωματικά κύτταρα) ή μεταφορά στο μυελό των οστών από την περιφέρεια με την κυκλοφορία
Τα ενδοθηλιακά κύτταρα, οι ινοβλάστες του μυελού των οστών, τα στρωματικά κύτταρα, τα αναπυσσόμενα λεμφοκύτταρα και τα μακροφάγα παράγουν αιμοποιητικούς αυξητικούς παράγοντες [ανήκουν στη μεγάλη οικογένεια των κυτταροκινών (κυτοκινών)], που ρυθμίζουν την παραγωγή των κυττάρων του αίματος Γλυκοπρωτεϊνες παραγόμενες στο μυελό των οστών Ελέγχουν τον πολλαπλασιασμό και την ωρίμανση των αιμοποιητικών κυττάρων Παράγονται και από τα Τ και Β λεμφοκύτταρα και από το σύστημα μονοκυττάρων /μακροφάγων Παράγονται και εκτός του μυελού των οστών (ερυθροποιητίνη και θρομβοποιητίνη) Οι παράγοντες διέγερσης των αποικιών έχουν την ικανότητα της διέγερσης in vitro των δεσμευμένων πρόδρομων κυττάρων και την ανάπτυξή τους σε αθροίσματα ή αποικίες κυττάρων Οι ιντερλευκίνες παράγοντα από τα λευκοκύτταρα (κυρίως λεμφοκύτταρα) και παρουσιάζουν αυτοκρινή και παρακρινή δράση
Αυξητικοί αιμοποιητικοί παράγοντες Ιντερλευκίνες όπως ο πολυδύναμος αυξητικός αιμοποιητικός παράγοντας ή Ιντερλευκίνη -3 (Multi-CSF) Παράγονται από λευκοκύτταρα (κυρίως λεμφοκύτταρα) Παράγοντες διέγερσης των αποικιών [colony stimulating factors, (CSFs)] Διεγείρουν τα δεσμευμένα πρόδρομα κύτταρα να αναπτύσσονται in vitro και να σχηματίζουν κυτταρικά αθροίσματα ή αποικίες Αυξητικός παράγοντας των κοκκιοκυττάρων και μονοκυττάρων, GM-CSF Αυξητικός παράγοντας των ουδετερόφιλων κοκκιοκυττάρων, G-CSF Αυξητικός παράγοντας των μονοκυττάρων/μακροφάγων, M-CSF Αυξητικός παράγοντας των ηωσινόφιλων,eo-csf Αυξητικός παράγοντας των μεγακαρυοκυττάρων, Meg-CSF Ερυθροποιητίνη, EPO (στους ενήλικες κυρίως στους νεφρούς (90%), στα έμβρυα στο ήπαρ ) Θρομβοποιητίνη, TPO (ήπαρ-νεφρά) Παράγοντας των αρχέγονων κυττάρων (stem cell factor) Τα αιμοποιητικά κύτταρα εκφράζουν διακριτούς υποδοχείς για τους αυξητικούς παράγοντες καθώς διαφοροποιούνται. Σύνδεση προσδέτη με υποδοχέα ενεργοποιεί τις ενδοκυττάριες κινάσες και επάγει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό
Οι κυτταρικές αλληλεπιδράσεις Οι κυτταρικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πολυδύναμων προγονικών κυττάρων καθώς και των στρωματικών κυττάρων του μυελού των οστών με τα πολυδύναμα προγονικά κύτταρα παίζουν σημαντικό ρόλο στην αιμοποίηση. Πολλοί αυξητικοί παράγοντες παράγονται τοπικά από το μυελό των οστών από τα δικτυωτά και ενδοθηλιακά κύτταρα, τα μακροφάγα και τα Τ κύτταρα, εκτός από την ερυθροποιητίνη και θρομβοποιητίνη Τα Τ λεμφοκύτταρα ελέγχουν την κοκκιοκυτταροποίηση, μονοκυτταροποίηση και ερυθροποίηση Τα μακροφάγα ελέγχουν την κοκκιοκυτταροποίηση, την διαφοροποίηση των Τ λεμφοκυττάρων και πιθανόν την ερυθροποίηση
Σχηματική παράσταση που δείχνει τη δίοδο ερυθροκυττάρων, λευκοκυττάρων και αιμοπεταλίων διαμέσου τριχοειδικού κολποειδούς του μυελού των οστών Είσοδος των ερυθροκυττάρων στο κολποειδές λόγω της κλίσης ως προς την πίεση μεταξύ των δύο επιφανειών του τοιχώματος των κολποειδών Τα λευκοκύτταρα μετά τη δράση των απελευθερωτικών παραγόντων και εξαιτίας της κινητικότητας τους διαπερνούν με διαπίδυση το τοίχωμα των κολποειδών Τα μεγακαρυοκύτταρα σχηματίζουν λεπτές αποφυάδες που διαπερνούν το τοίχωμα των κολποειδών και κατακερματίζονται σε αιμοπετάλια
Ερυθροποίηση Η διαδικασία ωρίμανσης των ερυθροκυττάρων διαρκεί περίπου μια εβδομάδα. Ο χρόνος ζωής των ερυθρών αιμοσφαιρίων στην κυκλοφορία είναι 120 ημέρες. Τα γηρασμένα ερυθρά αιμοσφαίρια απομακρύνονται από τα μακροφάγα του σπλήνα. Τα κύτταρα πολλαπλασιάζονται έως το ορθοχρωματικό στάδιο με ταυτόχρονη ελάττωση του μεγέθους τους. Τα κύτταρα της ερυθράς σειράς σχηματίζουν ερυθροβλαστικά νησίδια στα οποία παρατηρούνται 1ή 2 μακροφάγα
Ερυθρά σειρά
Ερυθροποιητίνη και η JAK-STAT σηματοδοτική οδός
Ερυθροποίηση Προερυθροβλάστη
Ερυθροβλάστες σε διαδοχικά στάδια ωρίμανσης
Απόρριψη πυρήνα και φαγοκυττάρωση από μακροφάγο
Δικτυοερυθροκύτταρο Δεν διακρίνονται στο ΦΜ από τα ώριμα ερυθροκύτταρα εκτός εάν χρησιμοποιηθούν έμβιες χρωστικές, όπως το κυανό του κρεζυλίου. Στην περίπτωση αυτή οι ριβονουκλεοπρωτεϊνες κατακρημνίζονται σχηματίζοντας έναν κυανά χρωματισμένο δικτυωτό σχηματισμό. Το δικτυοερυθροκύτταρο εισέρχεται στην κυκλοφορία και η περίοδος ωρίμανσής του είναι 24-48 ώρες, με διάρκεια ζωής ~72 ώρες. Τα δικτυοερυθροκύτταρα αποτελούν το 1% περίπου των ερυθροκυττάρων. Σε περιπτώσεις αιμορραγίας, όταν αυξάνεται η ανάγκη για οξυγόνο αυξάνεται ο αριθμός τους
Ερυθροποίηση
Στάδια ωρίμανσης ερυθροκυττάρου
Μεγαλοβλαστική αναιμία (μακροκυτταρική αναιμία) Υπερπλαστική ερυθροβλαστική σειρά με μεγαλοβλαστικές αλλοιώσεις, σωμάτια Howell- Jolly (υπολείμματα πυρήνα) Έλλειψη φυλλικού οξέος Έλλειψη βιταμίνης Β12 (έλλειψη ενδογενούς παράγοντα, κακοήθης αναιμία)
Μυελική σειρά -Λευκοκυτταροποίηση
Αιμοποιητικοί αυξητικοί παράγοντες που ρυθμίζουν τη μυελοειδή σειρά CSF (G-CSF) γλυκοπρωτεϊνη παραγόμενη από τα μακροφάγα, ινοβλάστες, στρωματικά κύτταρα (δικτυωτά κύτταρα), ενδοθηλιακά κύτταρα Επιδρά στα προγονικά και πρόδρομα κύτταρα και επάγει τη διαφοροποίηση της μυελοβλάστης Επίσης επιδρά στα ωριμάζοντα κύτταρα Υποστηρίζει τη διαφοροποίηση των ωριμαζόντων κυττάρων Χρησιμοποιείται για τη θεραπεία της ουδετεροπενίας
Θεραπευτική χρήση των αυξητικών παραγόντων Υβριδικά μόρια προϊόντα της μοριακής βιολογίας GCS-F (φιλγκαστρίμη ή λενογκραστίμη), GM-CSF (σαργκραμοστίμη ή μολγκραμοστίμη) / IL-3 Ερυθροποιητίνη- Διέγερση του πολλαπλασιασμού των κυττάρων του αίματος σε διάφορες ασθένειες ή σε επαγόμενες καταστάσεις (χημειοθεραπεία ή ακτινοβολία) Αύξηση της αποτελεσματικότητας των μοσχευμάτων του μυελού των οστών Ενίσχυση της άμυνας στους ξενιστές-ασθενείς με κακοήθεις νόσους, λοιμώξεις και ανοσοανεπάρκειες Ενίσχυση της θεραπείας των παρασιτικών νόσων
Κοκκιοκυτταροποίηση Ερυθροποίηση
Κοκκιοκυτταροποίηση Παραγωγή ουδετερόφιλων
1.Μυελοβλάστη -- Μεγάλη σε μέγεθος, ο πυρήνα ς κατέχει το μεγαλύτερο τμήμα του κυττάρου, εμφανή πυρήνια. Στο ΦΜ παρόμοια μορφολογία με την προερυθροβλάστη. 2. Προμυελοκύτταρο-Αφθονότερο κυτταρόπλασμα από την μυελοβλάστη, με αζουρόφιλα (πρωτογενή) κοκκία. Στο στάδιο αυτό εμφανίζονται τα πρωτογενή κοκκία των οποίων ο αριθμός ελαττώνεται στα επόμενα στάδια διαφοροποίησης.
3.Μυελοκύτταρο Ωοειδής πυρήνας με ελαφρά εγκόλπωση στη μια πλευρά του. Στο στάδιο αυτό εμφανίζονται τα ειδικά δευτερογενή κοκκία των ουδετερόφιλων, ηωσινόφιλων και βασεόφιλων στην περιπυρηνική περιοχή (θέση της συσκευής Golgi) και αργότερα σ όλο το κυτταρόπλασμα. Διαιρούνται με μίτωση. Τα επόμενα στάδια ωρίμανσης χαρακτηρίζονται: (1)από τις αλλαγές στο σχήμα του πυρήνα, (2)από το χρώμα που λαμβάνει το κυτταρόπλασμα εξαιτίας των ειδικών κοκκίων, και (3) σταματούν οι μιτωτικές διαιρέσεις. 4.Μεταμυελοκύτταρο Νεφροειδής πυρήνας, ελάττωση του αριθμού των αζουρόφιλων κοκκίων.
(5).Ραβδοπύρηνο Πεταλοειδής πυρήνας. Το φυσιολογικό ποσοστό στο περιφ. αίμα είναι 3-5%. Σε βακτηριακές λοιμώξεις αυξάνεται ο αριθμός τους.
Ωρίμανση κοκκιοκυττάρων
Προέλευση και πορεία μονοκυττάρων
O παράγοντας των αρχέγονων κυττάρων (stem cell factor-scf) πρωτεϊνη συνδέτης, παράγεται από εμβρυϊκούς ιστούς και από τα στρωματικά κύτταρα του μυελού των οστών Ο υποδοχέας c-kit δράση κινάσης της τυροσίνης Ο SCF ενεργοποιεί τα πολυδύναμα αιμοποιητικά αρχέγονα κύτταρα να ανταποκρίνονται σε άλλες κυτταροκίνες Υποδοχέαςc-kit Μετάλλαξη στα γονίδια που κωδικοποιούν τα συστατικά του συμπλόκου του πρωτοογκογονιδίου c-kit παράγοντα των αρχέγονων κυττάρων προκαλεί αναιμία και επηρεάζει την ανάπτυξη των μελανινοκυττάρων στο δέρμα και την επιβίωση και πολλαπλασιασμό των αρχέγονων γεννητικών κυττάρων στις γονάδες Χρήση του SCF στη θεραπεία κληρονομικών και επίκτητων διαταραχών της αιμοποίησης και στη μεταμόσχευση μυελού των οστών
Μεγακαρυοβλάστη Μεγακαρυοβλάστη Μεγακαρυοκύτταρο Μεγακαρυοκύτταρο πλησίον κολποειδούς Προγονική μορφή του μεγακαρυοκυττάρου Μεγάλο κύτταρο με μεγάλο ωοειδή ή νεφροειδή πολυπλοειδικό πυρήνα. Έντονα βασεόφιλο και ομοιογενές κυτταρόπλασμα. Θρομβοποιητίνη αύξηση της πλοειδίας από 8n έως 64n
Μεγακαρυοκύτταρο Γιγαντιαίο πολυπλοειδές κύτταρο (35-100μm διάμετρος) με ακανόνιστο λοβιώδη πυρήνα. Η κυτταροπλασματική ωρίμανση περιλαμβάνει τη δημιουργία κοκκίων και κυστιδίων από τη συσκευή Golgi και του περιχαρακωμένου μεμβρανικού συστήματος (ΠΜΣ) (δίκτυο διαχωριστικών μεμβρανών) Το ΠΜΣ οριοθετεί περιοχές του κυτταροπλάσματος (προαιμοπετάλια) που θα αποκοπούν ως αιμοπετάλια Σταδιακή απώλεια ελεύθερων ριβοσωμάτων και αδρού ενδοπλασματικού δικτύου Κατά την απόσπαση των αιμοπεταλίων ο πυρήνας και η περιπυρηνική ζώνη παραμένουν στο μυελό των οστών και απομακρύνονται από τα μακροφάγα. Η διάρκεια ζωής των αιμοπεταλίων είναι
Λευχαιμία Κακοήθης διαταραχή Υπέρμετρος πολλαπλασιασμός κακοήθων κλώνων πρόδρομων μορφών των λευκοκυττάρων στο μυελό των οστών και απελευθέρωσή τους στο περιφερικό αίμα Ταξινόμηση ανάλογα με την προσβληθείσα κυτταρική σειρά (όπως κοκκιοκυτταρική, μονοκυτταρική, λεμφοκυτταρική) και το βαθμό της κακοήθειας. Οι ασθενείς παρουσιάζουν αναιμία και είναι επιρρεπείς σε λοιμώξεις.
Λευχαιμία Στη χρόνια λευχαιμία πολλαπλασιασμός των μερικώς ή πλήρως διαφοροποιημένων λευκοκυττάρων, π. χ. στην κοκκιοκυτταρική λευχαιμία παρουσία μυελοκυτάρων, μεταμυελοκυττάρων, ραβδοπύρηνων και ουδετερόφιλων. Στην οξεία λευχαιμία πολλαπλασιασμός αποκλειστικά της αδιαφοροποίητης προγονικής σειράς, π. χ. οξεία λεμφοβλαστική λευχαιμία -λεμφοβλάστες, οξεία κοκκιοκυτταρική λευχαιμίαμυελοβλάστες.
Χρόνια λεμφοκυτταρική λευχαιμία (επίχρισμα μυελού των οστών)
1.Διόγκωση μασχαλιαίων και αυχενικών λεμφαδένων ασθενούς με χρόνια λεμφοκυτταρική λευχαιμία. 2. Ασθενής με προσβολή από τον ιό του έρπητα ζωστήρα του εγκεφαλικού νεύρου V 3.4.5. Περιφερικό αίμα ασθενούς με χρονία λεμφοκυτταρική λευχαιμία. Λεμφοκύτταρα με εμφανή πυρήνια
Κλινική περίπτωση Οξεία μυελομονοκυτταρική λευχαιμία Προς το τέλος της 2ης εγκυμοσύνης μια ασθενής παρατηρεί εκχυμώσεις στα κάτω άκρα. Μετά τον τοκετό οι εκχυμώσεις αυξάνονται και παρατηρείται υπερπλασία των ούλων με ουλορραγία. Υπάρχει αίσθημα καταβολής και στη φυσική εξέταση παρατηρούνται έλκη στη στοματική κοιλότητα και στη περιοχή του τραχήλου. Οι μετρήσεις στο αίμα έδειξαν αιμοσφαιρίνη 79g/L αριθμό λευκοκυττάρων 2.3Χ 10 9 /L με 19% ουδετερόφιλα, 45% μονοκύτταρα, 25% λεμφοκύτταρα και 10% βλαστικά κύτταρα. Ο αριθμός αιμοπεταλίων 30 Χ 10 9 /L. Η διήθηση του μυελού των οστών από λευχαιμικά κύτταρα οδηγεί σε παγκυτταροπενία (αναιμία, ουδετεροπενία, θρομβοπενία) Η βιοψία μυελού των οστών έδειξε ότι τα λευχαιμικά κύτταρα είναι μυελοβλάστες και μονοβλάστες ανάμεσα στα οποία βρίσκονται πολλά προμονοκύτταρα και μονοκύτταρα. Κύτταρα με λίγα κοκκία και ραβδία Αuer. Θετικά στους δείκτες μυελομονοκυτταρικής διαφοροποίησης
Οξεία μυελομονοκυτταρική λευχαιμία
Κλινική περίπτωση Απλαστική αναιμία Ασθενής 18 ετών εισήχθη στο νοσοκομείο με εκχυμώσεις, αιματουρία και οι αιματολογικές εξετάσεις έδειξαν αιματοκρίτη 23%, αριθμό λευκοκυττάρων 0.5Χ 10 9 /L, με 4% ουδετερόφιλα, 2% ηωσινόφιλα, και 94% λεμφοκύτταρα. Ο αριθμός των αιμοπεταλίων 15 Χ 10 9 /. Σχεδόν παντελής έλλειψη προβαθμίδων ερυθροκυττάρων, κοκκιοκυττάρων αιμοπεταλίων στο μυελό και αντικατάσταση του μυελικού ιστού από λίπος. Παρουσία λεμφοκυττάρων και πλασματοκυττάρων στις μυελικές νησίδες
Α: Μυελός των οστών ασθενούς με απλαστική αναιμία Β. Φυσιολογικός μυελός των οστών
Επίχρισμα περιφερικού αίματος ασθενούς με απλαστική αναιμία 4 μήνες μετά τη μεταμόσχευση (αλλογονική ή ετερόλογη) μυελού των οστών
Μεταμόσχευση μυελού των οστών Με βάση την προέλευση των υγιών προγονικών προβαθμίδων η μεταμόσχευση αποκαλείται: 1. Αλλογονική ή ετερόλογη (εάν έχουν ληφθεί από άλλο άτομο) 2. Αυτόλογη (εάν έχουν ληφθεί από το ίδιο άτομο στο οποίο θα επανενεθούν) Λήψη προγονικών κυττάρων με λευκαφαίρεση από το περιφερικό αίμα μετά τη χορήγηση αυξητικού αιμοποιητικού παράγοντα. Η αναλογία CD34+ κυττάρων κυμαίνεται στο περιφερικό αίμα σε 1% -μετά τη χορήγηση του αυξητικού παράγοντα σε 3%-8% Χορήγηση κυτταροτοξικών φαρμάκων για τη θεραπεία της υποκείμενης νόσου και ενδοφλέβια έγχυση των ληφθέντων προγονικών προβαθμίδων Ομφάλιος λώρος-περιέχει αίμα πλούσιο σε προγονικές αιμοποιητικές προβαθμίδες (δημιουργία τραπεζών κυττάρων ομφάλιου λώρου)
Εφαρμόστηκε από το γάλλο γιατρό Φιλίπ Λεμπούλς